MOS管主要參數-mos管低頻小信號參數

大家知道，任何器件在頻率較高的情況下工作時，器件的電容將起顯著的作用。這里所考慮的是指在低頻工作時，MOS管的電容效應可以忽略不計，而且輸入信號又較小。在這種情況下討論的參數，稱為低頻小信號參數。

1、MOS管的跨導g_m 

MOS管的跨導，定義為漏源電壓一定時，漏源電流隨柵源電壓的變化率。MOS管低頻小信號。換句話說，就是當柵源輸入電壓每變化1V所引起漏源電流的變化量。因此，跨導是表征柵電壓控制輸出電流變化靈敏度的一個物理量，跨導愈大，控制能力愈強，跨導的單位為西門子，符號為S（A/V）。其數學表達式為：

把N溝道MOS管的非飽和區電流公式代入上式，得：

說明非飽和區的跨導是隨著VDS增加而增加的。當VDS一定時，g_m與VGS無關。MOS管低頻小信號。但實際上k與VGS是有關的。因此，隨VGS增加時，g_m將出現減小的趨勢。

把NMOS管飽和區的漏電流公式代入（1-54）式，便可得飽和區的跨導為：

把（1-56）式和（1-50）式進行比較，可以看出，飽和區的跨導正好是同一柵壓下非飽和區通導電阻的倒數，即：

這是一個很重要的關系式，在下面將經常用到。

從（1-56）式可見，飽和區的跨導g_m與溝道長度L和柵氧化層厚度。成反比，與溝道寬度W成正比。若柵氧化層厚度一定，則跨導的大小決定于W/L。為了增大跨導，就要使小些。因此，在MOS管的制造工藝中，必須注意柵氧化層厚度的控制。

一個MOS管g_m的大小，可以從輸出特性曲線上的飽和區求解出來。MOS管低頻小信號。從圖1-32中看出，飽和區的跨導與VDS無關，而隨（VGS一VT）的增加而增加。對于不同的VGS，g_m是不同的。在柵壓附近的跨導，可根據定義計算出來，即：

最后還必須指出，跨導還會受到源極串聯電阻的影響，當較大時，對器件跨導的影響不能忽略，器件原來的跨導將減小。mos管低頻小信號,

假設原來器件的跨導為若輸入信號VGS有一個增量則流過管子的電流必有增量。MOS管低頻小信號。在圖1-38等效電路的輸入回路中，可以認為這個增量分別降落在溝道和源極串聯電阻Rs上，即：

將上式整理：

即：

從（1-59）式看到，如果Rs很小，則當Rs較大時，跨導要下降很多。因此，為了減小源擴散電阻對跨導的影響，應盡量減小Rs。

源擴散電阻可用下式計算：

2、漏源輸出電導GDS和動態電阻

（1）漏源輸出電導 

當循源電壓一定時，漏源電流隨漏源電壓的變化率，就稱為MOS管的電導。mos管低頻小信號,它是用來表征輸出電壓對輸出電流的控制能力，用表示，其數學表示為：

gDS的單位仍用西門子（S）。

（2）漏源動態電阻

 漏源輸出電導的倒數就稱為漏源動態電阻，用表示，這是MOS電路設計中另一個重要參數，其單位為歐姆。數學表示式為：

以前講到，在飽和區，由于溝道夾斷，漏源電流不隨漏源電壓變化，所以動態電阻應該是無窮大，即：

實際上，隨著VDS的增大，IDS是略有增加的。MOS管低頻小信號。因此，飽和區的動態電阻并不是真的無窮大，而是趨近于一個有限值，一般在10~100kΩ的范圍內。

在非飽和區，由子VDS很小，溝道沒有夾斷，可以認為溝道中各處的厚度相差不多。所以，非飽和區的動態電阻可近似等于直流導通電阻:

3、電壓放大系數Kv 

電壓放大系數是用來描述柵源輸入電壓變化所引起的漏源輸出電壓的變化率，用Kv表示：

經過變換，可得：

可以看出，電壓放大系數與跨導成正比，跨導愈大，放大性能愈好。按理論分析，飽和區的動態電阻趨向無窮大，所以電壓放大系數也應趨于無窮大。但實際上飽和區的動態電阻并不是真的無窮大，而是個有限值，所以電壓放大系數也是有限的。

在非飽和區（VDS→0），電壓放大系數為：

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